JP2005269118A

JP2005269118A - 無線通信装置及びその送信電力制御方法

Info

Publication number: JP2005269118A
Application number: JP2004077261A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Nakao; 文章中尾
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2004-03-17
Filing date: 2004-03-17
Publication date: 2005-09-29

Abstract

【課題】通信開始時における送信電力を好適に決定することができる無線通信装置を提供すること。
【解決手段】基地局装置１４に対してアクセスパケットを送信する手段と、アクセスパケットの送信に応じて受信確認を基地局装置１４から受信しない場合に、アクセスパケットを再送信する手段と、を含む移動局装置１６において、基地局装置１４から送信されるパイロット信号の受信電力を順次記憶し、その記憶内容に基づいてアクセスパケットの再送信時の送信電力を決定する受信電力処理部２６を含むことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は無線通信装置及びその送信電力制御方法に関し、特に無線通信装置における通信開始時の送信電力制御に関する。

ＣＤＭＡ（符号分割多重接続）方式の無線通信システムでは、移動局から基地局にアクセスパケットを送信し、それに応じて基地局から移動局に受信確認（ＡＣＫ）を返信することにより、両者間での無線通信を開始するようにしている。ここで、アクセスパケットの送信電力は、まず、移動局側でオープンループ制御により決定している。すなわち、移動局では基地局からパイロット信号を受信しており、その受信電力に基づいて送信電力を決定している。そして、こうして決定される電力にてアクセスパケットを送信して、それに応じた受信確認を移動局にて受信できなければ、基地局側から指定された電力量だけ送信電力を増加させて、アクセスパケットを再送するようにしている。こうして、移動局から送信されるアクセスパケットを基地局が確実に受信できるようにしている。同様の無線通信システムは、例えば下記特許文献に開示されている。
特開平０８−３０７３４４号公報

しかしながら、上記背景技術に係るシステムでは、アクセスパケット再送時に、基地局側から指定される一定の電力量だけ電力を増加させるので、電力消費の無駄を招いたり、接続時間の増加を招いたりするおそれがあった。すなわち、送信電力の増加量が少ない場合にはアクセスパケットの再々送を余儀なくされる。この場合、接続時間が長くなってしまうし、消費電力の増大にも繋がる。また、送信電力の増加量が大きい場合には受信確認が得られるものの、電力消費に無駄が生じていた。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、通信開始時における送信電力を好適に決定することができる無線通信装置及びその送信電力制御方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る無線通信装置は、基地局に対して所定データを送信する初送手段と、前記所定データの送信に応じて受信確認を前記基地局から受信しない場合に、前記所定データを再送信する再送手段とを含む無線通信装置において、前記基地局から送信される所定信号の受信電力を順次記憶する受信電力記憶手段と、前記受信電力記憶手段の記憶内容に基づいて前記再送手段による前記所定データの送信電力を決定する再送電力決定手段と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、基地局から送信される所定信号（例えばパイロット信号や制御信号）の受信電力を記憶しておき、その記憶内容に基づいて再送電力を決定するので、送信電力を適応的に決定することができ、これにより電力消費の無駄、或いは接続時間の長期化を抑制することができる。

本発明の一態様においては、前記再送電力決定手段は、前記受信電力記憶手段の記憶内容に基づいて電力増加量を決定し、該電力増加量を前記初送手段による送信電力に加算することにより、前記再送手段による前記所定データの送信電力を決定するようにしてもよい。こうすれば、初送手段による送信電力を基礎とした電力にて、所定データを再送することができる。

この態様では、前記再送電力決定手段は、前記受信電力記憶手段に記憶される受信電力の変化率を算出し、該変化率に基づいて前記電力増加量を決定するようにしてもよい。こうすれば、通信状況の変化に応じて所定データの再送電力を決定することができる。

また、本発明の一態様では、前記基地局と前記無線通信装置は、符号分割多重接続方式により無線通信を行い、前記基地局から前記基地局における干渉量情報を受信する手段をさらに含み、前記再送電力決定手段は、前記干渉量情報にさらに基づいて前記再送手段による前記所定データの送信電力を決定するようにしてもよい。こうすれば、干渉量の有無、或いは多少を考慮して所定データの再送電力を決定することができる。

また、本発明の一態様では、前記所定データを所定回数送信した場合に、前記基地局から受信確認を受信しなければ、前記初送手段による前記所定データの送信を再度実行するようにしてもよい。こうすれば、過度に所定データの再送電力が大きくなることを確実に防止することができる。

この態様では、前記所定データを所定回数送信した場合に、前記基地局から受信確認を受信しなければ、予め定められた待機時間経過後に、前記初送手段による前記所定データの送信を再度実行するようにしてもよい。或いは、前記所定データを所定回数送信した場合に、前記基地局から受信確認を受信しなければ、乱数に基づいて決定される待機時間経過後に、前記初送手段による前記所定データの送信を再度実行するようにしてもよい。

また、本発明の一態様では、前記所定データを所定回数送信した場合に、前記基地局から受信確認を受信しなければ、前記受信電力記憶手段の記憶内容に基づいて決定される送信電力にて、前記初送手段による前記所定データの送信を再度実行するようにしてもよい。こうすれば、初送手段により送信される所定データを基地局が受信できる可能性を高めることができる。

以下、本発明の一実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る移動体通信システムの全体構成を示す図である。同図に示すように、この移動体通信システム１０は、基地局装置１４と、複数の移動局装置１６と、を含んで構成されている。基地局装置１４は通信ネットワーク１２に接続されており、移動局装置１６から送信されるデータを受信すると、それを通信ネットワーク１２に送出するようになっている。また、通信ネットワーク１２を介して受信する移動局装置１６に宛てたデータを受信し、それを移動局装置１６に転送するようになっている。こうして、基地局装置１４では、移動局装置１６のデータ通信の中継をするようになっている。

また、この移動体通信システム１０では、ＣＤＭＡ（符号分割多重接続）方式により無線通信を行うようになっており、基地局１４では上りチャネルの干渉量を演算し、それが閾値を超えたか否かを所定の制御チャネルにて移動局装置１６に報知するようにしている。そして、移動局装置１６では、この報知内容に従って送信電力を制御するようになっている。なお、干渉量は、具体的にはＳＩＮＲ（信号対干渉雑音比）である。その他、搬送波電力対雑音電力比（Ｃ／Ｎ比）であってもよい。また、信号対干渉雑音比又は搬送波電力対雑音比を移動局毎に算出して、例えばその総計や平均値等の統計量を、基地局全体としての干渉量としてもよい。

さらに、基地局装置１４ではパイロット信号を報知しており、移動局装置１６では、このパイロット信号により基地局装置１４との間で同期を取るとともに、さらにその受信電力（受信レベル）を観測し、それによりアクセスパケットの送信電力を決定するようにしている（オープンループ制御）。すなわち、移動体通信システム１０では、パイロット信号の受信レベルＲＸを取得すると、次式（１）に従ってアクセスパケットの送信レベル（送信電力）ａ［ｄＢ］を演算するようにしている。ここで「const」は所定の定数である。

（数１）
ａ＝const−ＲＸ・・・（１）

移動局装置１６では、まず、こうして得られる送信レベルＴＸにて、アクセスパケット（移動局装置１６から基地局装置１４に対して通信開始を要求するためのデータ）を基地局装置１４に送信するようにしている。そして、こうして送信されるアクセスパケットを受信した基地局装置１４では、移動局装置１６に通信開始を許可してよい場合には、同移動局装置１６に対して受信確認信号（ＡＣＫ）を返信するようにしている。移動局装置１４では、アクセスパケット送信後、受信確認信号の受信を待機するようになっており、所定時間経過後も受信確認信号を受信できない場合には、アクセスパケットを基地局装置１４に再送信するようにしている。この際、ｎ回目の再送電力ｄｎ［ｄＢ］は次式（２）及び（３）に従って算出されるようになっている。

（数２）
ｄｎ＝ａ＋Ａｎ・・・（２）
Ａｎ＝ｎ×ｂ＋α×β×ｃ・・・（３）
ここで、ａは式（１）により得られる電力であり、Ａｎ［ｄＢ］はｎ回目の再送信電力ｄｎに対する電力増加量を表すものであり、上記式（３）により算出される。ｂは基地局装置１４から移動局装置１６に向けて報知される再送ステップである。また、ｎは再送回数である。さらに、ｃは補正基礎値である。ここでは、この補正基礎値は、基地局装置１４から送信されるパイロット信号の受信レベルの変化率としている。また、αは例えば定数であり、βは基地局装置１４から報知される上りチャネルの干渉量情報に応じた値である。ここでは、同干渉量情報が、現在の干渉量が所定閾値よりも多いことを示している場合には０．８の値を取り、現在の干渉量が所定閾値以下であることを示している場合には１の値を取る。すなわち、干渉量が大きい場合には送信電力が大きくなるように制御し、逆に干渉量が小さい場合には送信電力が小さくなるように制御している。なお、後述するように、アクセスパケットの送信電力制御では、上記基本電力ａの部分については、搬送波の振幅を増大させる増幅部に対する増幅率の制御（ゲイン制御）によって実現され、上記電力増加量Ａｎについては一次変調波の電力制御によって実現されるようになっている。

本移動通信システム１０では、以上のようにしてアクセスパケットの送信電力を決定しているので、アクセスパケットの再送時、実際の通信状況に応じた電力にてアクセスパケットを送信することができる。このため、再送電力を適応的に決定することができ、これにより電力消費の無駄、或いは接続時間の長期化を抑制することができる。また、干渉量が閾値よりも多い場合には、補正基礎値による影響を低減するようにしているので、アクセスパケット再送時に基地局装置１４における干渉量が過剰に増大することを抑制することができる。

また、本移動体通信システム１０では、所定回数にわたってアクセスパケットを送信したにもかかわらず、基地局装置１４から受信確認信号を受信できない場合には所定時間待機し、再度、式（１）により得られる送信電力ａによりアクセスパケットを再送し、その後、式（２）により得られる再送電力ｄｎにより、順次アクセスパケットを送信する。この場合、待機時間は固定してもよいし、基地局装置１６にて乱数を生成し、それにより決定してもよい。乱数により決定すれば、その都度待機時間が変化することになり、トラフィックを効果的に分散させることができる。また、所定回数にわたってアクセスパケットを送信したにもかかわらず、基地局装置１４から受信確認信号を受信できない場合に、式（１）により得られる送信電力ａによりアクセスパケットを送信する代わりに、次式（４）により得られる送信電力ｅ［ｄＢ］によりアクセスパケットを送信するようにしてもよい。こうして、本システムではアクセスパケットの送信電力が過大とならないようにしている。

（数３）
ｅ＝ａ＋α×β×ｃ・・・（４）

図２は、本移動体通信システム１０の機能的構成を示す図である。同図に示すように、本移動体通信システム１０では、基地局装置１４は干渉判定部１８、パイロット信号送信部２０及びデータ受信部２２を含んで構成されている。また、移動局装置１６は受信部３２、受信電力処理部２６、オープンループ制御部２４、データ送信部２８及び増幅部３０を含んで構成されている。

干渉判定部１８には、上りデータチャネル２３の内容が入力されており、該上りデータチャネル２３の干渉量を測定し、該干渉量が所定閾値よりも大きいか否かを判断する。そして、判断結果、すなわち干渉量情報（ＲＡＢ；Reverse Activity Bit）を制御チャネル１９により移動局装置１６に送信（報知）する。制御チャネル１９では、アクセスパケットの送信電力を増大させる際の基本増大幅（送信電力ステップ）も送信されるようになっている。一方、パイロット信号送信部２０は、パイロットチャネル２１によりパイロット信号を送信（報知）する。

データ受信部２２は、上りデータチャネル２３の内容、すなわち移動局装置１６から送信されるデータ信号が入力されており、その復調を行う。復調結果は必要に応じて通信ネットワーク１２に送出される。

受信部３２は、制御チャネル１９により送信される制御信号を受信し、そこに含まれる干渉量情報及び送信電力ステップを読み出す。これら干渉量情報及び送信電力ステップは受信処理部２６に入力される。受信電力処理部２６には、パイロットチャネル２１により基地局装置１４から送信されるパイロット信号が入力されており、同信号の受信レベルを判断する。そして、こうして判断される受信レベルを所定時間分、図示しないメモリに保持されている受信状況テーブル記憶するようにしている。この受信状況テーブルには受信部３２から入力される干渉量情報も格納されるようになっている。そして、受信電力処理部２６は、受信状況テーブルの記憶内容、受信部３２から入力される干渉量情報（係数βに対応する）及び再送ステップｂに基づき、電力増加量Ａｎを算出する。算出結果はデータ送信部２８に入力される。

オープンループ制御部２４は、パイロットチャネル２１により基地局装置１４から送信されるパイロット信号が入力されており、その受信レベルに応じて増幅部３０のゲインを制御する。具体的には、上記式（１）に従って増幅部３０のゲインを制御する。

増幅部３０は、オープンループ制御部２４からの指示に従ってデータ送信部２８から出力される拡散信号を増幅し、図示しない空中線を介して上りデータチャネル２３にデータを送出している。データ送信部２８には、図示しない制御部から情報符号（ここではアクセスパケット）が入力されており、同情報符号に従う、受信電力処理部２６から入力される電力増加量Ａｎに応じた波高値の一次変調波（ＰＳＫ信号やＡＳＫ信号等）を生成し、それに拡散処理を施す。拡散信号は増幅部３０に入力される。

図３は、受信電力処理部２６に記憶される受信状況テーブルの一例を示す図である。同図に示すように、受信状況テーブルには、パイロット信号の受信時を表す数値と、パイロット信号の受信レベルと、その際の干渉量情報と、が対応づけて格納されている。ここでは、パイロット信号の受信レベルは５つのレベルに区分けされ、それを特定するデータ（Ｌ１〜Ｌ５）が記憶されるようになっている。

図４は、補正基礎値ｃの算出方法を示す図である。同図の縦軸はパイロット信号の受信レベルを示しており、横軸はパイロット信号の受信時を示している。同図に示されるグラフは、図３の受信状況テーブルに基づいて描かれている。受信電力処理部２６では、パイロット信号の受信レベルの変化量を算出して、その変化量を補正基礎値ｃとして取得するようになっている。この変化量は、最新の測定された受信レベルと、その直前に測定された受信レベルと、の差分であってもよいし、受信状況テーブルにパイロット信号の受信レベルが記録された各タイミングにおける受信レベルの変化量を平均化したものであってもよい。その他、補正基礎値ｃは、受信状況テーブルの記憶内容に基づいて、様々な方法により算出することができる。

図５は、移動局装置１６のアクセスパケット送信動作を示すフロー図である。同図に示すように、移動局装置１６では、まずオープンループ制御部２４がパイロットチャネル２１を捕捉する（Ｓ１０１）。さらに、受信部３２が制御チャネル１９を捕捉する（Ｓ１０２）。そして、制御チャネル１９により送信される制御信号から再送ステップｂを取得する（Ｓ１０３）。その後、受信電力処理部２６ではパイロット信号の受信レベルを計測し、それを受信状況テーブルに順次格納するとともに、受信部３２で得られる干渉量情報を同テーブルに順次格納する（Ｓ１０４）。そして、アクセス要求が発生するまで、Ｓ１０４の処理を繰り返す（Ｓ１０５）。この際、受信状況テーブルのレコード数よりも多い受信レベル及び干渉量情報が取得される場合には、最も古いレコードを破棄し、最新の受信レベル及び干渉量情報を代わりに記録する。

その後、アクセス要求が発生すると、オープンループ制御部２４により演算される電力ａによりアクセスパケットを送信する（Ｓ１０６）。この場合、データ送信部２８では一次変調波の波高値をデフォルト（既定値）に維持する。そして、こうして送信されるアクセスパケットに応答して、基地局装置１４から受信確認信号が返信されるか否かを判断する（Ｓ１０７）。受信確認信号が返信されれば、トラフィックチャネルを確立し（Ｓ１１１）、データ通信処理に移行する。一方、受信確認信号が返信されなければ、Ｎ回無応答（受信確認信号が送信されない）か否かを判断する（Ｓ１０８）。Ｎ回無応答であれば、予め決まった時間、或いは乱数により決定される時間だけ待機し（Ｓ１１０）、再びＳ１０６の処理を実行する。一方、Ｎ回無応答でなければ、オープンループ制御部２４は、上記式（１）に従って電力ａを算出し、その値を用いて増幅部３０を制御する。さらに、受信電力処理部２６は、受信状況テーブルの内容から受信電力の変化量を算出し、それを補正基礎値ｃとして取得するとともに、受信状況テーブルに記録された干渉量情報に基づいて係数βを決定する。そして、それらの値と、Ｓ１０３で既に受信部３２により受信されている再送ステップｂを、上記式（３）に代入することにより、電力増加量Ａｎを算出する。そして、この値を用いてアクセスパケットの一次変調波の波高値を制御する（Ｓ１０９）。なお、受信電力処理部２６は、再送回数ｎを管理するようになっている。こうして、上記式（２）に示される送信電力にてアクセスパケットを再送するようにしている。

以上説明した移動体通信システム１０によれば、アクセスパケットを移動局装置１６から基地局装置１４に送信する際、その送信電力を好適に決定することができる。すなわち、パイロット信号の受信レベルを受信状況テーブルに順次記憶しておき、その記憶内容に基づいて電力増加量Ａｎを算出し、それをアクセスパケットの再送電力決定に用いるようにしているので、急激なフェージング等の影響があっても、アクセスパケットを確実に基地局装置１４に受信させることができる。こうして、接続時間の長期化を好適に防止することができ、またアクセスパケット送信のための消費電力を低減することができる。また、電力増加量Ａｎに応じたアクセスパケットの送信電力の制御は、１次変調波の波高値制御により実現しているので、受信状況テーブルに記憶される受信レベルが急変した場合であっても、高い応答性にてアクセスパケットの電力を適切に決定できる。

本発明の実施形態に係る移動体通信システムの全体構成を示す図である。本発明の実施形態に係る移動体通信システムの機能ブロック図である。受信電力処理部に記憶される通信状況テーブルの一例を示す図である。補正基礎値の算出方法を示す図である。本発明の実施形態に係る移動局装置の動作を示すフロー図である。

符号の説明

１０移動体通信システム、１２通信ネットワーク、１４基地局装置、１６移動局装置（無線通信装置）、１８干渉判定部、１９制御チャネル、２０パイロット信号送信部、２１パイロットチャネル、２２データ受信部、２３上りデータチャネル、２４オープンループ制御部、２６受信電力処理部、２８データ送信部、３０増幅部、３２受信部。

Claims

基地局に対して所定データを送信する初送手段と、
前記所定データの送信に応じて受信確認を前記基地局から受信しない場合に、前記所定データを再送信する再送手段と
を含む無線通信装置において、
前記基地局から送信される所定信号の受信電力を順次記憶する受信電力記憶手段と、
前記受信電力記憶手段の記憶内容に基づいて前記再送手段による前記所定データの送信電力を決定する再送電力決定手段と、
を含むことを特徴とする無線通信装置。
請求項１に記載の無線通信装置において、
前記再送電力決定手段は、前記受信電力記憶手段の記憶内容に基づいて電力増加量を決定し、該電力増加量を前記初送手段による送信電力に加算することにより、前記再送手段による前記所定データの送信電力を決定する、
ことを特徴とする無線通信装置。
請求項２に記載の無線通信装置において、
前記再送電力決定手段は、前記受信電力記憶手段に記憶される受信電力の変化率を算出し、該変化率に基づいて前記電力増加量を決定する、
ことを特徴とする無線通信装置。
請求項１乃至３のいずれかに記載の無線通信装置において、
前記基地局と前記無線通信装置は、符号分割多重接続方式により無線通信を行い、
前記基地局から前記基地局における干渉量情報を受信する手段をさらに含み、
前記再送電力決定手段は、前記干渉量情報にさらに基づいて前記再送手段による前記所定データの送信電力を決定する、
ことを特徴とする無線通信装置。
請求項１乃至４のいずれかに記載の無線通信装置において、
前記所定データを所定回数送信した場合に、前記基地局から受信確認を受信しなければ、前記初送手段による前記所定データの送信を再度実行する、
ことを特徴とする無線通信装置。
請求項５に記載の無線通信装置において、
前記所定データを所定回数送信した場合に、前記基地局から受信確認を受信しなければ、予め定められた待機時間経過後に、前記初送手段による前記所定データの送信を再度実行する、
ことを特徴とする無線通信装置。
請求項５に記載の無線通信装置において、
前記所定データを所定回数送信した場合に、前記基地局から受信確認を受信しなければ、乱数に基づいて決定される待機時間経過後に、前記初送手段による前記所定データの送信を再度実行する、
ことを特徴とする無線通信装置。
請求項１乃至７のいずれかに記載の無線通信装置において、
前記所定データを所定回数送信した場合に、前記基地局から受信確認を受信しなければ、前記受信電力記憶手段の記憶内容に基づいて決定される送信電力にて、前記初送手段による前記所定データの送信を再度実行する、
ことを特徴とする無線通信装置。
基地局に対して所定データを送信する初送ステップと、
前記所定データの送信に応じて受信確認を前記基地局から受信しない場合に、前記所定データを再送信する再送ステップと
前記基地局から送信される所定信号の受信電力を受信電力記憶手段に順次記憶させるステップと、
前記受信電力記憶手段の記憶内容に基づいて前記再送ステップでの前記所定データの送信電力を決定する再送電力決定ステップと、
を含むことを特徴とする送信電力制御方法。